كيف تساعد أشعة الليزر في إنشاء شاشات اليوم الرفيعة للغاية وعالية السطوع؟ ربما يتذكر كبار السن كيف كانت تبدو أجهزة التلفاز القديمة. فمن أنابيب أشعة الكاثود الضخمة إلى شاشات اليوم الرفيعة الخفيفة، تطورت تكنولوجيا العرض بشكل كبير.
كانت أجهزة التلفاز المسطحة والشاشات الأولى تعتمد على شاشات الكريستال السائل (LCD). وقد مثلت هذه التكنولوجيا قفزة كبيرة إلى الأمام مقارنة بأنابيب أشعة الكاثود القديمة.
ومع ذلك، فإن البنية الداخلية لشاشة LCD معقدة للغاية في الواقع. لا تصدر شاشات LCD الضوء من تلقاء نفسها، لذا فهي تتطلب إضاءة خلفية ومستقطبات وطبقة من مرشحات الألوان لإنتاج عناصر الصورة الحمراء والخضراء والزرقاء. كل هذه العوامل تعيق القدرة على تصغير حجم الجهاز، وخاصة الحد من المرونة.
لتحقيق شاشات أنحف وأكثر مرونة، طور المصنعون تقنية الصمامات الثنائية الباعثة للضوء العضوية (OLED). يحتوي كل عنصر صورة في شاشة AMOLED على ثلاثة باعثات (أحمر وأخضر وأزرق)، لذلك لا يلزم وجود إضاءة خلفية. علاوة على ذلك، يمكن أن تكون شاشات AMOLED رقيقة للغاية، حتى بسمك جزء من المليمتر. هذا هو السُمك الإجمالي بعد إضافة طبقات وظيفية أخرى مثل وظيفة اللمس وتعزيز التباين. نظرًا لأنه يمكن تصنيع شاشات AMOLED رفيعة للغاية، فقد تكون الشاشات قادرة على الانحناء أو الطي.
ولكن تصنيع شاشات رفيعة إلى هذا الحد يفرض على الشركات المصنعة تحديات كبيرة. تذكر أن الشركات المصنعة تصنع عددًا كبيرًا من الشاشات في وقت واحد على ركيزة واحدة يبلغ طولها حوالي 1.5 متر وعرضها 1.9 متر، ومعالجة شيء يبلغ سمكه جزءًا ضئيلًا من المليمتر بهذا الحجم أمر غير عملي. إن معالجة شيء كبير ورفيع في نفس الوقت أمر صعب. ومن الأهمية بمكان أيضًا أن تظل ركيزة العرض مسطحة للغاية طوال عملية التصنيع. ومرة أخرى، فإن معالجة شيء كبير ورفيع في نفس الوقت أمر صعب.
سر صنع شاشات رفيعة للغاية
ولمعالجة هذه المشكلة، يقوم المصنعون ببناء الشاشات على ركائز "زجاج الأم" الأكثر سمكًا وصلابة. وتتلخص الخطوة الأولى في الإنتاج في ربط طبقة رقيقة من البوليمر بركيزة الزجاج الأم. وسوف تصبح هذه الطبقة البوليمرية الأساس للشاشة النهائية. وبعد ذلك، يتم ترسيب السيليكون على ركيزة البوليمر، ثم يتم إجراء عملية التلدين بالليزر الإكسيمري (ELA)، ووضع الدوائر الإلكترونية، وأخيرًا وضع الطبقات المركبة الأخرى للشاشة.
في نهاية هذه العملية، يتم فصل الشاشة عن ركيزة الزجاج الأم. وفي النهاية، تحصل على شاشة رفيعة للغاية.
عندما يتم فصل الشاشة عن ركيزة الزجاج الأم، تكون عملية التصنيع قد اكتملت تقريبًا. في هذه المرحلة، تكون معظم التكلفة متضمنة بالفعل في الشاشة. يعد التخلص من الجزء في هذه المرحلة مكلفًا للغاية. وهذا يعني أن عملية الفصل يجب أن تكون دقيقة ولطيفة.
على وجه الخصوص، يجب تجنب أمرين: أولاً، يجب ألا تولد عملية الفصل أي قوى ميكانيكية أو إجهادات كبيرة، لأن الشاشة هشة للغاية. ثانيًا، يجب ألا تتسبب العملية في ارتفاع درجة حرارة الشاشة كثيرًا، لأن هذا قد يؤدي إلى إتلاف الإلكترونيات.
تجعل أشعة الليزر Excimer إنتاج OLED ممكنًا
يستخدم مصنعو شاشات AMOLED الرئيسيون حاليًا عملية فصل تسمى الرفع بالليزر (LLO). قبل استخدام الرفع بالليزر، يجب قلب اللوحة بالكامل بحيث تكون ركيزة الزجاج الأم متجهة لأعلى. بعد ذلك، يتم تشكيل الضوء من مصدر طاقة نبضية عالية، وهو ليزر إكسيمر فوق بنفسجي (UV)، في شعاع رفيع. يتم تركيز هذا الشعاع من خلال الزجاج عند الواجهة بين ركيزة الزجاج الأم وركيزة البوليمر الرقيقة التي تحتوي على دوائر العرض.
يقوم الشعاع بمسح كامل منطقة ركيزة الزجاج الأم بسرعة. وعلى الرغم من أن ضوء الأشعة فوق البنفسجية يمر عبر الزجاج، إلا أنه يمتص بقوة بواسطة المادة اللاصقة بين ركيزة الزجاج الأم والبوليمر، وكذلك البوليمر نفسه. وتتسبب الحرارة المنبعثة من الليزر في تبخير المادة اللاصقة على الفور تقريبًا، مما يؤدي إلى فصل الشاشة عن ركيزة الزجاج الأم. ولكن هذا ما نريده، حيث لا يخترق الليزر ركيزة العرض البوليمرية على الإطلاق تقريبًا، وبالتالي لا يولد الكثير من الحرارة في الشاشة. ولا تتأثر دوائر العرض بعملية LLO.
مثل ELA، توفر أشعة الليزر الإكسيمرية مصدر ضوء مثالي لـ LLO. هناك سببان رئيسيان: أولاً، تنتج أشعة الليزر الإكسيمرية نبضات ذات طاقة أعلى في ضوء الأشعة فوق البنفسجية مقارنة بأنواع الليزر الأخرى. يتم امتصاص ضوء الأشعة فوق البنفسجية هذا بقوة بواسطة المواد اللاصقة، وتتسبب قوة الليزر العالية في تحلل المادة اللاصقة بسرعة. يسمح هذا لـ LLO بالتحرك بالسرعات المطلوبة لإنتاج العرض. السرعة مهمة، حيث تقوم شركات تصنيع العرض الكبرى بتزويد أكثر من مليون هاتف محمول بالشاشات كل يوم!
بالإضافة إلى ذلك، فإن شعاع الليزر الإكسيمري مناسب لتشكيل شعاع ممدود. ويمكن تحويل هذا إلى ملف تعريف شعاع بملف تعريف موحد (قمة مسطحة)، بدلاً من ملف تعريف الكثافة الغاوسية الذي تنتجه معظم أجهزة الليزر. يسمح ملف تعريف الشعاع العلوي المسطح بنطاق معالجة أكبر بكثير من الشعاع الغاوسي. إنه يجعل خط الإنتاج LLO أقل عرضة للاختلافات الصغيرة في موضع التركيز الدقيق لليزر وحجم الركيزة الزجاجية الأم، والتي يمكنها تحمل تشوه طفيف في الركيزة الزجاجية الأم.
لقد تم اعتماد أنظمة LLO من Coherent من قبل كبار مصنعي الشاشات في جميع أنحاء العالم. تجمع هذه الأنظمة بين أشعة الليزر عالية الثبات ونظامنا البصري UVblade الفريد لإنتاج شعاع الخط النهائي. يمكننا دعم جميع أحجام الشاشات الحالية، من الألواح الفردية إلى الركائز الكبيرة. إن أنظمة بصرية UVblade من Coherent قابلة للتطوير لتلبية متطلبات إنتاج شاشات الجيل التالي المرنة والقابلة للطي.
